Question

【题目】清洁能源氢气制取与储存是氢能源利用领域的研究热点.

已知：①CH4（g）+ H2O（g） CO（g）+3H2（g） △H =+206.2kJ·mol-1
②CH4（g）+ CO2（g）2CO（g）+2H2（g） △H =+247.4kJ·mol-1
③2H2S（g）2H2（g）+S2（g） △H =+169.8kJ·mol-1

请按要求回答下列问题

(1)以甲烷为原料制取氢气是工业上常用的制氢方法.CH4与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的热化学方程式为________________.

(2)在密闭容器中充入一定量的H2S，发生反应③。如图所示为H2S气体的平衡转化率与温度、压强的关系。

①图中压强(P1、P2、P3)的大小顺序为______，该反应平衡常数的大小关系为K（T1）_____填（“＞”“＜”或“=”)K(T2)。

②如果想进一步提高H2S的转化率，除改变温度、压强外，还可以采取的措施有_________。

(3)硫化氢是剧毒气体，尾气中硫化氢有多种处理方法：

①碱溶液吸收。用150 ml 2.0 molL-1的NaOH溶液吸收4480 mL(标准状况)H2S得到吸收液X(显碱性)。X溶液中离子浓度的大小关系正确的是_____(填选项字母)。

A.c（）c（Na+）＞c（HS-）＞c（S2-）＞c（OH-）＞c（H+）

B.c（Na+）+c（H+）=c（OH-）+ c（HS-）+ c（S2-）

C.2c（Na+）=3[c（H2S）+c（HS-）+ c（S2-）]

D.c（OH-）= c（H+）+ c（HS-）+2 c（H2S）

②纯碱溶液吸收，写出该吸收法发生反应的离子方程式_________________________。已知H2CO3和H2S在25℃时的电离常数如表所示：

③硫酸铜溶液吸收。200mL0.05 mol/ L的CuSO4溶液吸收液中H2S，恰好使反应溶液中Cu2+和S2-浓度相等的溶液中c(Cu2+)为___________________(已知常温下，Ksp(CuS)≈1.0×10-36)。

Answer 1

【答案】 CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△ H=+165.0kJ·mol－1 P1<P2<P3 < 及时分离出产物 AC CO32-+H2S=HCO3-+HS- 1.0×10-18mol·L－1

【解析】试题分析：(1)根据盖斯定律计算CH4与H2O(g)反应生成CO2(g)和H2(g)的焓变；(2) ①，增大压强平衡逆向移动；升高温度平衡正向移动；②根据影响平衡移动的因素分析；(3) ①用150 ml 2.0 mol/L的NaOH溶液吸收4480 mL(标准状况)H2S得到吸收液中含有等浓度的Na2S、NaHS；吸收液显碱性，说明S2-水解大于HS-电离；②根据H2CO3和H2S在25℃时的电离常数，酸性H2CO3>H2S> HCO3-> HS-，所以纯碱溶液吸收H2S生成碳酸氢钠和NaHS；③根据Ksp(CuS)≈1.0×10-36计算c(Cu2+)；

解析：

根据盖斯定律①-②得CH4(g)+2H2O(g)═CO2(g)+4H2(g)△ H=+165.0kJ·mol－1；(2) ①，增大压强平衡逆向移动，H2S气体的平衡转化率减小，根据图示，相同温度下，压强为P1、P2、P3时H2S气体的平衡转化率依次减小，所以压强的大小顺序为P1<P2<P3；升高温度平衡正向移动，平衡常数增大，所以K（T1）<K(T2)；②根据影响平衡移动的因素，及时分离出产物，反应正向移动，H2S的转化率增大；(3) ①用150 ml 2.0 mol/L的NaOH溶液吸收4480 mL(标准状况)H2S得到吸收液中含有等浓度的Na2S、NaHS；吸收液显碱性，说明S2-水解大于HS-电离， ，故A正确；根据电荷守恒，故B错误；根据物料守恒，等浓度的Na2S、NaHS溶液中，故C正确；根据质子守恒，等浓度的Na2S、NaHS溶液中，故D错误。②根据H2CO3和H2S在25℃时的电离常数，酸性H2CO3>H2S> HCO3-> HS-，所以纯碱溶液吸收H2S生成碳酸氢钠和NaHS，反应的离子方程式是CO32-+H2S=HCO3-+HS-；③Ksp(CuS)= c(Cu2+) c(S2-) ≈1.0×10-36, 溶液中Cu2+和S2-浓度相等，所以c(Cu2+)=1.0×10-18mol·L－1。